壳聚糖季铵盐隐形温敏性脂质体自组装机理及靶向传递多不饱和脂肪酸研究

目前壳聚糖衍生物被广泛应用于食品、医药、生物等领域。本课题组前期研究表明，壳聚糖两亲性衍生物在一定条件下会发生聚集和自组装现象；但其自组装机理、组装体间内在联系、物理和化学过程、构效与包埋关系等科学问题仍未解决。本项目拟合成壳聚糖季铵盐阳离子两亲性衍生物，借助现代分析技术（UV，IR, NMR等）对分子结构进行研究。采用荧光光谱法、耗散颗粒动力学和数学模拟结合现代分析技术（SEM,TEM，AFM等），从分子间的相互作用进行研究，探讨其自组装机理。利用化学方法对壳聚糖季铵盐阳离子衍生物进行结构修饰，构建隐形温敏性脂质体，以多不饱和脂肪酸为包埋对象，利用介观模拟方法阐明自组装脂质体的包埋机理，实现包埋过程中的有效调控，应用光谱学、生物药剂学与药物动力学等手段研究隐形温敏性脂质体的靶向传递性。本研究可为壳聚糖衍生物自组装体系在食品领域中的应用提供理论支持和技术指导。

项目背景：壳聚糖季铵盐两亲性衍生物具有自聚集和自主装成类似于脂质体结构的功能，广泛应用于食品、医药、生物等领域。但其自主装机理、组装体间内在联系、物理和化学过程、构效与包埋关系等科学问题仍未解决。主要研究内容：我们制备了两亲性壳聚糖季铵盐衍生物和薏苡仁油脂质体，并确定了壳聚糖衍生物包覆薏苡仁油脂质体的最佳工艺和包覆率的测定方法，利用现代分析技术（SEM，TEM，FT-IR，TG和HPLC等）对合成产物的结构和理化性质进行了详细的分析，构建了两亲性壳聚糖季铵盐衍生物脂质体包埋体系，利用临界胶束浓度方法确定了两亲性壳聚糖季铵盐衍生物脂质体自主装机理，研究了其包埋机制，以多不饱和脂肪酸（PUFAs）、维生素D3、红景天苷等多种模型装载物为对象进行了装载，优化了制备工艺以提高稳定性、装载量和包封率，构建了体外释放模型，确定了体外释放机制。重要结果及关键数据：制备出来的两亲性壳聚糖季铵盐衍生物形貌符合要求，粒径在140nm-200nm之间，同时具有亲水羧基和长疏水链亚甲基；壳聚糖季铵盐衍生物在水中通过达到最大表面自由能的形式自主装成两亲性核-壳球型纳米脂质体，该脂质体水溶性好，稳定性高；由于该脂质体具有较高的长链烷基取代度，使其比普通脂质体具有更高的包封率，对多不饱和脂肪酸的包封率为86.78%、对维生素D3的包封率为53.2%、对红景天苷的包封率为82.46%；对维生素D3和红景天苷的释放分为两个阶段，第一阶段，也叫突释阶段，释放机制为溶蚀，主要是由于胶束较大的比表面积以及较大的稀释环境造成的，第二阶段，也称为持续释放阶段，释放机制为扩散。在 36 h 内，VD3的释放达到了 64.4%，在6小时内红景天苷的释放率为38.38%，50小时内红景天苷的释放率为66.98%；这两个释放阶段对人体具有重要意义，突释阶段能够使装载物在血浆中的浓度迅速达到有效浓度，而持续释放阶段能够使装载物的有效浓度保持较长的时间，从而提高生物利用度。本课题建立的两亲性壳聚糖季铵盐衍生物脂质体装载机制对开发新型食品储存技术和健康食品方面研究提供依据。